DIAGRAMA FASES

UNIDAD II: Sexta Semana
DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO O DE FASES
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Introducción
El entendimiento de los diagramas de fases de las aleaciones es de capital
importancia porque existe una estrecha relación entre microestructura y
propiedades mecánicas y porque el desarrollo de la microestructura de una
aleación está relacionado con las características de su diagrama de fases.
Por otro lado, losdiagramas de fases aportan valiosa información sobre la
fusión, el moldeo, la cristalización y otros fenómenos.
Las propiedades mecánicas de un material dependen de la estructura
micrográfica que posea, en particular del tamaño de grano que posea y los
microconstituyentes presentes. Por esto los ensayos para determinar la
estructura metalográfica ocupan un lugar importante en los ensayosmetalográficos.

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Definiciones y conceptos fundamentales
Antes de interpretar y de utilizar fases (o de equilibrio) conviene establecer
un conjunto de definiciones y de conceptos fundamentales relacionados con
las aleaciones, las fases y el equilibrio. En esta discusión frecuentemente se
emplea el término Componente, que es un metal y/o un compuesto que
forma parte de una aleación. Porejemplo, en un latón cobre-zinc, los
componentes son el Cu y el Zn. También son términos comunes el Soluto y
Disolvente.
Otro término utilizado en este contexto es el de Sistema, y tiene dos
significados. Por un lado, se refiere un cuerpo específico de un material
considerado (ejemplo una cuchara de metal fundido), y, por otro lado, se
relaciona con una serie de posibles aleaciones consistentesen los mismos
componentes, pero sin referirse a las proporciones de los componentes de
la aleación (ejemplo el sistema hierro-carbono).
Una disolución sólida consiste en átomos de dos tipos diferentes, los
átomos del soluto ocupan posiciones sustitucionales o intersticiales en la red
del disolvente y se mantiene la estructura cristalina disolvente.
Un sistema de aleaciones es la unión dedos o más metales en todas sus
combinaciones posibles, es decir, considerando todas las concentraciones
posibles del metal A con el metal B.
Fase es toda porción de un sistema con la misma estructura o arreglo
atómico, con aproximadamente la misma composición y propiedades en todo
el material que la constituye y con una interfase definida con toda otra fase
vecina. Puede tener uno ó varioscomponentes. Debe diferenciarse del
concepto de componente, que se refiere al tipo de material que puede
distinguirse de otro por su naturaleza de sustancia química diferente. Por
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ejemplo, una solución es un sistema homogéneo (una sola fase) pero sin
embargo está constituida por al menos dos componentes.
Por otro lado, una sustancia pura (un solo componente) puede aparecer en
dos de susestados físicos en determinadas condiciones y así identificarse
dos fases con diferente organización atómica y propiedades cada una y con
una clara superficie de separación entre ellas (interfase).
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Reglas de Gibbs
Los llamados “Diagramas de Fase” representan esencialmente una
expresión gráfica de la “Regla de las Fases”, la cual permite calcular el
número de fases que pueden coexistir enequilibrio en cualquier sistema, y
su expresión matemática está dada por:
P+F=C+2
Donde:
C = número de componentes del sistema
P = número de fases presentes en el equilibrio
F = número de grados de libertad del sistema (variables: presión,
temperatura, composición)
En 1875 J. Willaid Gibbs relacionó tres variables: fases (P), componentes(C),
y grados de libertad o varianza (F) parasistemas multicomponentes en
equilibrio.
Ejemplo:
Para el punto de triple coexistencia (C en
diagrama):
3+F=1+2
F = 0 (cero grados de libertad)
Como ninguna de las variables (presión,
temperatura o composición) se puede
cambiar manteniendo las tres fases de
coexistencia, el punto triple es un punto
invariante.
Figura No. 1 Diagrama de Fases de una
sustancia pura

Un punto de la curva...